Impact de la microstructure sur l'usinabilité du Ti555-3 : Etude expérimentale et numérique des champs thermique et mécanique à l'échelle locale

par Antoine Pouliquen

Projet de thèse en Procédés de fabrication - Génie mécanique

Sous la direction de Guenaël Germain, Yessine Ayed et de Charles Mareau.

Thèses en préparation à Paris, ENSAM , dans le cadre de SMI - Sciences des Métiers de l'Ingénieur , en partenariat avec LAMPA - Laboratoire Angevin de Mécanique, Procédés et InnovAtion (laboratoire) depuis le 01-04-2019 .


  • Résumé

    Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier l'usinabilité de différentes microstructures d'alliage de titane. Il s'inscrit complétement dans la tâche 4 du projet ANR DEMUTI ‘Design de microstructure et usinabilité d'un alliage de titane béta métastable'. Une observation originale sera mise en place avec une caméra rapide et corrélation d'images pour mesurer le champ de déplacement en pointe d'outil. Il sera alors possible de qualifier l'usinabilité de chaque microstructure et de connaître l'évolution de l'état de déformation lors de la formation d'un copeau en fonction des paramètres de coupe et de la microstructure initiale. Une analyse fine de l'effet de la microstructure sur la formation du copeau sera menée. Un développement spécifique aura lieu pour réaliser des observations du champ thermique par caméra thermique rapide afin de quantifier l'impact des microstructures sur les températures des différentes zones de déformation. Les observations cinématiques (champ de déplacement) et thermiques (champ de température) seront faites de manière couplée. Les résultats expérimentaux obtenus seront alors comparés à une modélisation de la coupe à l'échelle cristalline. Cette approche expérimentale et numérique permettra d'effectuer un bilan complet des phénomènes mis en jeu pour la formation d'un feston, et ainsi dégager l'effet de la microstructure (taille et morphologie des grains, proportion de phases, orientation, etc…) sur l'usinabilité. Il sera alors possible de développer de nouveaux matériaux à usinabilité améliorée.

  • Titre traduit

    Impact of microstructure on machinability of Ti555-3: Expérimental and numerical study of the thermal and mechanical fields at local scale.


  • Résumé

    This thesis has for objective to study machininability of different microstructures of titanium alloys. It fits perfectly in task 4 of the ANR DEMUTI project ‘Design of microstructures and machinability of an titanium alloy bêta metastabe'. An original observation will be undertaken with a rapid camera and images correlation to mesure the displacement field at the tool tip. It will then be possible to qualify machinability of each microstructure and to know the evolution of the déformation during the formation of a swarf in function of cut settings and initial microstructure. A fine analysis of the effect of microstructure on the formation of the swarf will be undertaken. A specific development will take place to realise thermal field observations by rapid thermal camera in order to quantify the impact of microstructures on the themperatures of the different deformation zones. Kinematic observations (displacement field) and thermal observations (thermal field) will be realised in a couple way. Experimental results will then be compared to a modelisation of the cut at cristalline scale. This expérimental and numerical study will enable to realise a full review of the phenomenons taking place during the formation of a scallop, and therefore bring out the effect of microstructure (size and morphology of grains, phase proportion, arrangement, etc...) on machinability. It will then be possible to develop new materials with better machinability.